一种汽车雷达散射截面整车全角度测量方法及装置与流程

本发明涉及雷达测量技术领域，具体为一种汽车雷达散射截面整车全角度测量方法及装置。

背景技术：

毫米波雷达是一种通过向目标发射毫米波，根据目标对电磁波的吸收和反射特性来探测目标的环境感知传感器，其体积小、重量轻、抗干扰能力强等优点被广泛应用于汽车高级驾驶辅助系统。

目前，现有的汽车雷达散射截面测试一般只是针对车尾或车头的固定角度的汽车雷达散射截面测试，由于在对整车全角度测试时，被测车辆与测试设备需要相对移动，而毫米波雷达又对发射角度和反射角度非常敏感，对测试的场景与方法要求很高，在进行汽车雷达散射截面测试时往往会耗费大量成本。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种汽车雷达散射截面整车全角度测量方法及其装置，旨在解决现有技术中，进行汽车雷达散射截面整车全角度测试时往往会耗费大量成本的问题。

为实现以上目的，一种汽车雷达散射截面整车全角度测量方法，

将毫米波雷达调整至预设高度范围内，并调整所述毫米波雷达与数据采集器通信；

在所述毫米波雷达放置定标体，对通过所述数据采集器对所述毫米波雷达进行标定；

将所述定标体替换成目标车辆，获取目标车辆的雷达散射截面数据。

其中，在所述毫米波雷达调整至预设高度范围内步骤中，将所述毫米波雷达的高度固定在0.3米至1米，所述毫米波雷达通过控制器局域网络总线与所述数据采集器连接，所述数据采集器含有内置测量程序，用以测量被测物体的雷达散射截面数据。

其中，在对所述毫米波雷达进行标定的步骤中，所述定标体放置于正对毫米波雷达的预设距离处，所述毫米波雷达的中心与所述定标体的圆心位于同一平面，所述数据采集器根据所述定标体的id信息记录所述定标体在当前位置下的反射功率，所述数据采集器的内置程序计算出需要后续测量的数据，完成标定。

其中，在获取目标车辆的雷达散射截面数据的步骤具体为，将所述定标体替换成置于旋转装置上的目标车辆，连接旋转装置上的角度传感器用以测量目标车辆。

其中，在所述定标体替换成置于旋转装置上的目标车辆步骤后，所述旋转装置逆时针转动所述目标车辆，所述数据采集器实时记录所述目标车辆在雷达坐标系下各角度的所述反射功率，以及所述角度传感器所述目标车辆在车辆坐标系下的角度信息，计算出目标车辆在车辆坐标系各角度下的汽车雷达散射截面值并绘制数据图，完成360度目标车辆的雷达散射截面的测量。

本发明还提供一种汽车雷达散射截面整车全角度测量装置，包括

旋转机构，用于固定装置位置并为装置旋转提供支持；

承载机构，所述承载机构与所述旋转机构连接用于承载目标车辆；

吸波反射结构，所述吸波反射结构至少部分覆所述旋转机构，用以遮挡承目标车辆后侧的所述旋转机构外露部分。

本发明的一种汽车雷达散射截面整车全角度测量方法及装置，通过将毫米波雷达调整至预设高度范围内，并调整所述毫米波雷达与数据采集器通信；在所述毫米波雷达放置定标体，对通过所述数据采集器对所述毫米波雷达进行标定；将所述定标体替换成目标车辆，获取目标车辆的雷达散射截面数据，极大提高了雷达散射截面的效率。

附图说明

图1是本发明汽车雷达散射截面整车全角度测量方法的流程图；

图2是本发明雷达坐标系和车辆坐标系的效果示意图；

图3本发明中进行汽车雷达散射截面整车全角度测量时的系统示意图；

图4是本发明中目标车辆在旋转装置上的状态示意图；

图5为本发明中汽车雷达散射截面整车全角度测量的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是暗示或指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至图3所示，本发明提供一种汽车雷达散射截面整车全角度测量方法，将毫米波雷达调整至预设高度范围内，并调整所述毫米波雷达与数据采集器通信，在所述毫米波雷达放置定标体，对通过所述数据采集器对所述毫米波雷达进行标定，将所述定标体替换成目标车辆，获取目标车辆的雷达散射截面数据。在所述毫米波雷达调整至预设高度范围内步骤中，将所述毫米波雷达的高度固定在0.3米至1米，所述毫米波雷达通过控制器局域网络总线与所述数据采集器连接，所述数据采集器含有内置测量程序，用以测量被测物体的雷达散射截面数据。在对所述毫米波雷达进行标定的步骤中，所述定标体放置于正对毫米波雷达的预设距离处，所述毫米波雷达的中心与所述定标体的圆心位于同一平面，所述数据采集器根据所述定标体的id信息记录所述定标体在当前位置下的反射功率，所述数据采集器的内置程序计算出需要后续测量的数据，完成标定。在获取目标车辆的雷达散射截面数据的步骤具体为，将所述定标体替换成置于旋转装置上的目标车辆，连接旋转装置上的角度传感器用以测量目标车辆。在所述定标体替换成置于旋转装置上的目标车辆步骤后，所述旋转装置逆时针转动所述目标车辆，所述数据采集器实时记录所述目标车辆在雷达坐标系下各角度的所述反射功率，以及所述角度传感器所述目标车辆在车辆坐标系下的角度信息，计算出目标车辆在车辆坐标系各角度下的汽车雷达散射截面值并绘制数据图，完成360度目标车辆的雷达散射截面的测量。

在本实施方式中，包括下列具体步骤，

s101：将毫米波雷达高度固定在0.3m到1m的范围内，毫米波雷达的供电装置为12v直流电源，毫米波雷达通过控制器局域网络can总线与数据采集器相连，将探测到的信息传输至与信号处理单元连接的计算机，通过测量程序实时显示出来。

s201：定标体放置于正对毫米波雷达30m处，确保雷达中心与金属球圆心位于同一平面。启动测量程序，根据金属球id信息记录金属球在此位置下的反射功率其中，定标体可以是金属球或三角锥，以金属球为最优。

s301：结合金属球反射功率与金属球的理论上的雷达散射截面rcs值σ0依据雷达方程式计算校准因子k用于处理后续测量的汽车数据，此时完成标定过程；

s401：保持相同的电磁试验条件，将金属球替换成置于旋转装置上的目标车辆，并连接旋转装置上的角度传感器，开始目标车辆的雷达散射截面rcs测量，其中，角度传感器为旋转编码器，通过rs422总线传输方波信号值于数据处理单元。

s501：如图2所示，逆时针转动目标车辆，实时记录目标车辆在雷达坐标系下各角度的反射功率和车辆坐标系下的角度传感器传输的角度信息，结合校准因子k利用公式计算出目标车辆在车辆坐标系各角度下的雷达散射截面rcs值并绘制数据图，完成360度汽车雷达散射截面的测量。

可以理解的是，在进行雷达散射截面测量时，应选择空旷平整的场地，尽量保证场地内无建筑物、金属及其他强雷达反射物体。在步骤s101中，将毫米波雷达固定，毫米波雷达通过can总线与数据处理单元连接，数据处理单元通过ethernet与计算机相连，使计算机可以接收雷达数据；依据汽车雷达工作场景，将毫米波雷达高度固定在0.3m到1m范围内，使得与金属球圆心保持同一高度，金属球置于正对毫米波雷达30m处。其中，测量程序为根据雷达配置协议编写的可视化程序。

在本实施方式的具体实施例中，步骤s201将计算机与通过can通讯的雷达连接后，程序会读取雷达接收到的目标数据，通过id来表示目标物，每个id对应一个目标物体。id信息包括目标相对于雷达坐标系的x、y轴位置信息、目标的速度信息以及目标的反射功率pr。其中，雷达坐标系以雷达自身中心为原点，x轴与雷达平面垂直指向雷达前方，y轴指向雷达左侧；以x轴正方向为0°，角度值向左为正，向右为负。

在本实施方式的具体实施例中，步骤s301中，所述的步骤s3中，金属球的理论rcs值为：

σ0＝πr²(1)

式中，σ0为金属球的理论rcs值、r为金属球的半径；

所述的雷达方程式为：

式中，pt为雷达发射功率、gt为雷达发射天线增益、r为雷达到目标的距离、σ为目标的rcs值、aeff为雷达接收天线的有效面积；

将式(2)简化：

式中，k为校准因子，其与pt、gt及aeff相关。

可以理解的是，在获取上述数据的过程中，位于旋转装置上的角度传感器为旋转编码器，其通过rs422总线传输方波信号给数据处理单元，信号经数据处理单元处理后传输给计算机，进而计算机可以实时显示目标车辆在车辆坐标系下的角度值。车辆坐标系原点与车辆质心重合，x轴平行于地面指向车辆前方，y轴指向驾驶员左侧；角度值以x轴正方向为0°，逆时针方向增大。测量人员推动目标车辆旋转到目标角度后离开测试区域，以免影响雷达测试结果，该角度的数据采集完成后再推动旋转机构至下一角度。

在本实施方式的具体实施例中，步骤s501中，目标车辆雷达散射截面rcs计算公式为：

根据此公式，可计算出目标车辆在r处的车辆雷达散射截面rcs值σ。

如图4和5所示，本发明还提供一种汽车雷达散射截面整车全角度测量装置，包括旋转机构，用于固定装置位置并为装置旋转提供支持；承载机构，所述承载机构与所述旋转机构连接用于承载目标车辆；吸波反射结构，所述吸波反射结构至少部分覆所述旋转机构，用以遮挡承目标车辆后侧的所述旋转机构外露部分。

在本实施方式的实施例中，所述旋转机构100包括承载底座110、轴承120、限位销130、角度传感器140以及长杆150。所述承载底座110用于固定装置位置并为装置旋转提供支持，其通过螺栓与地面固定，其内部安装有轴承120、限位销130以及角度传感器140，其上设有开孔，以供长杆150穿过；所述轴承120用于支撑长杆150旋转并降低其运动过程中的摩擦系数，保证回转精度；所述限位销130用于限制所述长杆150的轴向与纵向运动。

所述角度传感器140与数据处理单元2相连，用于将旋转机构100的角位移转换成电信号并传输给数据处理单元2；所述长杆150用于连接承载底座110与承载机构200。在进行测量时，测量人员通过逆时针推动目标车辆5即可使目标车辆5与旋转装置6转动。测量人员应尽量匀速缓慢推动目标车辆5使角度传感器140的传输数值尽可能精准，以提高结果的可信度，并且使用人力推动装置而不需额外增加动力装置，很大程度上简化了装置的结构，降低了测量成本。

在本实施方式的实施例中，所述承载机构200包括连接杆210、可移动支承架220与肋板230。所述连接杆210用于连接长杆150与可移动支承架220，其上设有开孔，与长杆150相连并通过螺栓固定，所述连接杆210可根据目标车辆5的轴距调整安装位置，所述连接杆210上有多个螺栓孔用于连接可移动支承架220，并可根据目标车辆5的轮距调整安装位置，所述肋板230用于辅助固定可移动支承架220。

在测量时，将承载机构200中的连接杆210与旋转机构100按照被测车辆5的轴距安装固定好后，根据目标车辆5的轮距安装固定可移动支承架220，最后将目标车辆5驾驶越上旋转装置6即可测量。此设计仅用极少的人力即可将目标车辆置于所述旋转装置6上并完成测量过程，降低了测试环境硬件设施的要求。将旋转装置6置于平坦空旷处即可完成汽车高级驾驶辅助adas系统所要求的车辆传感器特征信息，降低了测试对环境的要求，提高了测试的灵活性。

在本实施方式中，可移动支承架220上装有转动轮221，用于支持装置转动。所述可移动支承架220由2根钢管与之间的连接装置构成，所述连接装置用于固定两根钢管的位置并为转动轮221提供安装位置，而肋板230用于加固可移动支承架220，所述转动轮221起承载目标车辆的作用。本设计所用零件皆为通用性零件，损伤后可替换性强，方便快捷，提高了测试效率；旋转装置6外形尺寸小，结构大部分被目标车辆5覆盖，外露部分被吸波反射材料遮挡，避免了测量过程中由于装置金属材料干扰带来的误差，测试结果可信度高。

本发明提供的本发明的一种汽车雷达散射截面整车全角度测量方法及装置，通过上述的方法和装置设置，极大提高了雷达散射截面的效率，降低了测试对环境的要求，提高了测试的灵活性，人力推动装置而不需额外增加动力装置，很大程度上简化了装置的结构，降低了测量成本。

以上所揭露的仅为本发明几种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。